[分享]交流关于“直流”和特征阻抗

ID:40652 · 发表于 2013-3-4 17:59

关于“直流”和特征阻抗：

特征阻抗是传输线的特征参数，与其截面形态和材质有着密切的关系。由于传输线的介质特性和信号频率也有关系，所以特征阻抗也还与信号频率有一定的关系。不过，这不是关键所在（如果以空气为介质的话，其频率影响基本可以忽略）。下面要讨论的是，传输线（或一般的输电线）的直流状态是如何建立的，以两个理想模型（无耗传输线）说明之。

如果有一根特征阻抗为50欧姆的电缆（传输线），一端短路，另一端接入电源情形会如何？这50欧姆的特征阻抗在期间起了什么作用？

1）设接入的电源电压为10V，内阻为50欧姆。

接入电源后，传输线内将由电源射入一列行波。由于传输线的特征阻抗为50欧姆，容易知道其行波的电压为5V，电流为0.1A。此入射行波到达短路终点后，将反射回来。反射波（也是一列行波，但方向相反）的电压为-5V，电流为0.1A，其回到电源端后被源端匹配电阻吸收不再反射。如此，可以看到有个“点”，开始由电源出发向负载端（短路）移动。此时此“点”的源边（向电源那段）电压和电流分别是5V/0.1A，而其负载边（向短路负载那段）电压和电流分别是0V/0A。遇短路终点后，此“点”反向行驶。此时此“点”的源边（向电源那段）电压和电流分别还是5V/0.1A，但其负载边（向短路负载那段）电压和电流分别是0V/0.2A。最终，看到了“直流”稳态，即电流等于 10/50 = 0.2 A，电压等于 0V。

2）设接入的电源电压为5V，内阻为0欧姆（理性电压源）。

如上一样，入射波电压为5V，电流为0.1A。反射波电压为-5V，电流为0.1A。不同的是，由于源端电阻为零（交流短路），反射波到达源端后将继续反射（方向和原始入射波一致）。此二次反射波的电压为5V，电流为0.1A。可以看到，和上面一样，同样存在着一个来回移动的“点”。不同的是，在这里那个“点”将不停地来回移动。此“点”源边电压始终为5V，而负载边则始终为0V。但电流却在不断地增加——0A、0.1A、0.2A、0.3A....。

上面描述了两个特殊情况，感兴趣者可以自己分析一下一般情况——如具有任意的源阻抗Rs和负载RL。其结论是，将最终收敛到“直流”稳态。进一步还可以分析一下上面1）、2）和一般情况下的能量流动和储存状态。
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